Pokyny k experimentu s Hookeovým zákonem
Cíle experimentu:
– Zkoumání vztahu mezi silou a zvětšením délky pružiny
– Určete tuhost pružiny
Nářadí a materiál: Pružiny, závaží o hmotnosti 50 gramů (4 ks), stativ, pravítko
Základní teorie:
Hookeův zákon říká, že velikost síly je přímo úměrná zvětšení délky pružiny. Čím větší síla působí na pružinu, tím větší je zvětšení délky pružiny. Poměr velikosti síly k zvětšení délky pružiny je konstantní. Hookeův zákon platí, když síla nepřekročí mez pružnosti pružiny. Hookeův zákon navrhl Robert Hooke (1635-1703).
Matematicky se Hookeův zákon vyjadřuje rovnicí: k = F / Δl. Kde: k = tuhost pružiny, F = síla, Δl = zvětšení délky pružiny.
Mezinárodní jednotkou síly je Newton, mezinárodní jednotkou délky je metr, proto je mezinárodní jednotkou tuhosti pružiny Newton/metr (N/m).
Experimentální kroky:
1. Sestavte stativ podle obrázku.
2. Zavěste pružinu na stojan a poté na spodní konec pružiny připevněte závaží o hmotnosti 50 gramů. Změřte délku pružiny jako délku pružiny 1 (l o ).
l 1 = ……… Centimetrů.
3. Znovu zavěste závaží o hmotnosti 50 gramů a poté změřte délku pružiny jako délku pružiny 2 (l 2 ).
w = 0,5 Newtona
Δl = l² – l¹ = ………… Centimetry
k = w / Al =………… N/cm
3. Znovu zavěste závaží o hmotnosti 50 gramů a poté změřte délku pružiny jako délku pružiny 3 (l 3 ).
w = 0,5 + 0,5 = 1 Newton
Δl = l3 – l1 = ………… Centimetry
k = w / Al =………… N/cm
4. Znovu zavěste závaží o hmotnosti 50 gramů a poté změřte délku pružiny jako délku pružiny 4 (l 4 ).
w = 0,5 + 0,5 + 0,5 = 1,5 Newtonu
Δl = l4 – l1 = ………… Centimetry
k = w / Al =………… N/cm
Data a analýza dat:
Na základě výsledků předchozího experimentu existují tři hodnoty tuhosti pružiny. Vypočítejte průměrnou tuhost pružiny:
k = (k + k + k): 3 = …………… N/cm
Nakreslete graf vztahu mezi gravitací (w) a zvětšením délky pružiny (Δl).
Diskuse:
– Jaký je vztah mezi silou a zvětšením délky pružiny? Pokud je síla větší, bude zvětšení délky pružiny větší, konstantní nebo menší?
– Jsou konstanty pružiny stejné? Pokud ne, proč?
– Jaká je průměrná tuhost pružiny získaná experimentem?
Závěr:
Uveďte svůj závěr.
